DeepMind يكشف عن بنية 200 مليون بروتين في قفزة علمية إلى الأمام | العقل العميق

لقد حل الذكاء الاصطناعي بنية كل بروتين معروف للعلم تقريبًا ، مما مهد الطريق لتطوير أدوية أو تقنيات جديدة لمواجهة التحديات العالمية مثل المجاعة أو التلوث.

البروتينات هي لبنات بناء الحياة. تتكون من سلاسل من الأحماض الأمينية ، مطوية إلى أشكال معقدة ، يحدد هيكلها ثلاثي الأبعاد وظيفتها إلى حد كبير. بمجرد أن تعرف كيف ينطوى البروتين ، يمكنك البدء في فهم كيفية عمله وكيفية تغيير سلوكه. على الرغم من أن الحمض النووي يوفر الإرشادات اللازمة لصنع سلسلة من الأحماض الأمينية ، إلا أن التنبؤ بكيفية تفاعلها لتشكيل شكل ثلاثي الأبعاد كان أكثر صعوبة ، وحتى وقت قريب ، كان العلماء قد فكَّروا فقط جزءًا بسيطًا من 200 متر أو نحو ذلك من البروتينات المعروفة للعلم.

في نوفمبر 2020 ، قامت مجموعة الذكاء الاصطناعي العقل العميق أعلنت أنها طورت برنامجًا يسمى AlphaFold يمكنه التنبؤ بسرعة بهذه المعلومات باستخدام خوارزمية. منذ ذلك الحين ، كان يقوم بسحق الشفرات الجينية لكل كائن حي تم تسلسل جينومه ، ويتنبأ بهياكل مئات الملايين من البروتينات التي تحتويها مجتمعة.

في العام الماضي ، نشرت DeepMind هياكل البروتين لعشرين نوعًا – بما في ذلك ما يقرب من 20000 بروتين يعبر عنها البشر – مفتوح قاعدة البيانات. الآن أنهى المهمة ، وأطلق الهياكل المتوقعة لأكثر من 200 مليون بروتين.

“بشكل أساسي ، يمكنك التفكير في الأمر على أنه يغطي عالم البروتين بأكمله. قال ديميس هسابيس ، مؤسس شركة DeepMind و DeepMind و الرئيس التنفيذي.

يستخدم العلماء بالفعل بعض توقعاته السابقة للمساعدة في تطوير أدوية جديدة. في مايو ، قاد الباحثون البروفيسور ماثيو هيغينز من جامعة أكسفورد أعلن لقد استخدموا نماذج AlphaFold للمساعدة في تحديد بنية بروتين طفيلي الملاريا الرئيسي ، ومعرفة الأماكن التي من المحتمل أن ترتبط فيها الأجسام المضادة التي يمكن أن تمنع انتقال الطفيلي.

قال هيغينز: “في السابق ، كنا نستخدم تقنية تسمى علم بلورات البروتين لمعرفة كيف يبدو هذا الجزيء ، ولكن نظرًا لأنه ديناميكي تمامًا ويتحرك ، لم نتمكن من التعامل معه”. “عندما أخذنا نماذج AlphaFold ودمجناها مع هذا الدليل التجريبي ، فجأة أصبح كل شيء منطقيًا. سيتم استخدام هذه الرؤية الآن لتصميم لقاحات محسنة تحفز الأجسام المضادة الأكثر فعالية في منع انتقال العدوى “.

يتم استخدام نماذج AlphaFold أيضًا من قبل العلماء في مركز ابتكار الإنزيم بجامعة بورتسموث ، لتحديد الإنزيمات من العالم الطبيعي التي يمكن تعديلها لهضم البلاستيك وإعادة تدويره. قال البروفيسور جون ماكجيهان ، الذي يقود العمل. “هناك نقلة نوعية كاملة. يمكننا حقًا الإسراع من حيث نذهب من هنا – وهذا يساعدنا في توجيه هذه الموارد الثمينة إلى الأشياء المهمة “.

البروفيسور دام جانيت ثورنتون ، قائدة المجموعة وكبيرة العلماء في European Molecular مادة الاحياء قال المعهد الأوروبي للمعلومات الحيوية في المختبر: “يتم استخدام تنبؤات بنية البروتين AlphaFold بالفعل بطرق لا تعد ولا تحصى. أتوقع أن يؤدي هذا التحديث الأخير إلى سيل من الاكتشافات الجديدة والمثيرة في الأشهر والسنوات المقبلة ، وهذا كله بفضل حقيقة أن البيانات متاحة للجميع لاستخدامها “.